System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种无锥度激光切孔方法及装置制造方法及图纸_技高网

一种无锥度激光切孔方法及装置制造方法及图纸

技术编号:41190297 阅读:3 留言:0更新日期:2024-05-07 22:21
本发明专利技术公开了一种无锥度激光切孔方法及装置,其包括如下步骤:S1、将工件在厚度方向上划分为若干待切割层以及在待制孔范围内设置若干同心圆形扫描轨迹;S2、经过聚焦的激光光束作用到工件上,并在厚度方向上、从上至下(依次完成每一待切割层的材料蚀除,最终在工件上形成孔结构。本发明专利技术使得激光光束外轮廓始终保持与工件表面基本垂直的状态,同时使得激光光束始终按照预设的圆形扫描轨迹进行扫描,由此防止产生切孔锥度,提高加工精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光加工,特别是一种无锥度激光切孔方法及装置


技术介绍

1、现已发展出通过激光对cfrp(即碳纤维复合材料)等材料进行钻孔加工的技术方案,其主要是通过材料对激光能量的吸收来实现钻孔,但由于高斯光束的聚焦特性,导致激光在对工件进行钻孔切割时,会在切缝两侧形成一定的锥度(即图1中的q’p),且该锥度随着材料厚度的增加而增大,从而影响加工质量,影响微孔精度。


技术实现思路

1、为解决上述问题,本专利技术提出一种无锥度激光切孔方法及装置,其使得激光光束外轮廓始终保持与工件表面基本垂直的状态,同时使得激光光束始终按照预设的圆形扫描轨迹进行扫描,由此防止产生切孔锥度,提高加工精度。

2、为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案是:

3、提供了一种无锥度激光切孔方法,其包括如下步骤:

4、s1、将工件在厚度方向上划分为若干待切割层以及在待制孔范围内设置若干同心圆形扫描轨迹;

5、s2、经过聚焦的激光光束作用到工件上,并在厚度方向上、从上至下(依次完成每一待切割层的材料蚀除,最终在工件上形成孔结构;

6、所述步骤s2包括:

7、s21、将所述工件水平放置;

8、s22、经过聚焦的激光光束作用到工件上后,转动工件,且沿x向和z向调整工件的位置,使得工件的表面与激光光束的外轮廓始终保持基本垂直,以及使得激光光束始终沿圆形扫描轨迹在当前待切割层上进行扫描;

9、s23、控制激光光束焦点下降;</p>

10、s24、重复上述步骤s21-s22,以完成下一待切割层上的材料蚀除;

11、s25、重复上述步骤s24,直至完成每一待切割层的材料蚀除,最终在工件上形成孔结构。

12、优选的,所述基本垂直是指工件的表面与经过聚焦的激光光束的外轮廓所成的夹角为90±5°。

13、优选的,转动工件,沿x向调整工件位置包括如下步骤:

14、将处于水平位置的工件进行旋转;

15、按照公式(1)获取工件的x向移动量,并按照所述x向移动量、在x向上移动工件:

16、

17、其中,r为工件上最终制得的孔结构的半径;h为工件的厚度;h为同一个待切割层上,相邻圆形扫描轨迹之间的间距;θi为处于水平位置的工件的旋转角度;i表示第i个圆形扫描轨迹;j表示第j个待切割层。

18、优选的,转动工件,沿z向调整工件位置包括如下步骤:

19、按照公式(2)获取工件的z向移动量并按照所述z向移动量在z向上移动工件:

20、

21、其中,r为工件上最终制得的孔结构的半径;h为工件的厚度;h为同一个待切割层上,相邻圆形扫描轨迹之间的间距;θi为处于水平位置的工件的旋转角度;i表示第i个圆形扫描轨迹;j表示第j个待切割层;p为激光光束焦点的下降高度。

22、优选的,p的取值范围为[0.02mm,0.05mm]。

23、优选的,在对同一待切割层进行材料蚀除时,按照由外到内的顺序、依次沿圆形扫描轨迹进行扫描。

24、优选的,所述工件包括碳纤维材料。

25、优选的,所述同心圆形扫描轨迹的总数为5-20个。

26、优选的,所述待切割层的总数为3-10个。

27、另一方面,还提供一种无锥度激光切孔装置,其包括:

28、底座;

29、球形电机,其安装在所述底座上;

30、安装板,其连接所述球形电机;

31、x向运动模块,其安装在所述安装板上;

32、z向运动模块,其连接所述x向运动模块;

33、工作台,其连接所述z向运动模块,用于固定待切孔的工件;

34、激光器,其用于产生并输出激光光束;

35、聚焦组件,其用于对激光光束进行聚焦;

36、以及控制组件,其连接所述球形电机、x向运动模块、z向运动模块以及激光器,用于控制球形电机转动,以通过球形电机带动工件绕x轴/z轴转动,以及控制x向运动模块、z向运动模块,以通过x向运动模块带动工件在x向上、按照所述x向移动量移动,以及通过z向运动模块带动工件在z向上、按照所述z向移动量移动,以及控制激光器,使得激光光束作用到工件上,并按照圆形扫描轨迹进行扫描。

37、本专利技术的有益效果是:

38、本专利技术结构设计简单、易于控制,使得激光光束外轮廓始终保持与工件表面基本垂直的状态,同时对工件进行平移,使得激光光束始终按照预设的圆形扫描轨迹进行扫描,保证激光光束在进行逐层扫描时,其作用于工件的激光能量均足以对材料进行径向充分蚀除,由此防止产生切孔锥度,提高加工精度。

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【技术保护点】

1.一种无锥度激光切孔方法,其包括如下步骤:

2.如权利要求1所述的无锥度激光切孔方法,其特征在于,所述基本垂直是指工件的表面与经过聚焦的激光光束的外轮廓所成的夹角为90±5°。

3.如权利要求1所述的无锥度激光切孔方法,其特征在于,转动工件,沿X向调整工件位置包括如下步骤:

4.如权利要求1所述的无锥度激光切孔方法,其特征在于,转动工件,沿Z向调整工件位置包括如下步骤:

5.如权利要求4所述的无锥度激光切孔方法,其特征在于,p的取值范围为[0.02mm,0.05mm]。

6.如权利要求1所述的无锥度激光切孔方法,其特征在于,在对同一待切割层进行材料蚀除时,按照由外到内的顺序、依次沿圆形扫描轨迹进行扫描。

7.如权利要求1所述的无锥度激光切孔方法,其特征在于,所述工件包括碳纤维材料。

8.如权利要求1所述的无锥度激光切孔方法,其特征在于,所述同心圆形扫描轨迹的总数为5-20个。

9.如权利要求1所述的无锥度激光切孔方法,其特征在于,所述待切割层的总数为3-100个。

10.一种无锥度激光切孔装置,其特征在于,包括:

...

【技术特征摘要】

1.一种无锥度激光切孔方法,其包括如下步骤:

2.如权利要求1所述的无锥度激光切孔方法,其特征在于,所述基本垂直是指工件的表面与经过聚焦的激光光束的外轮廓所成的夹角为90±5°。

3.如权利要求1所述的无锥度激光切孔方法,其特征在于,转动工件,沿x向调整工件位置包括如下步骤:

4.如权利要求1所述的无锥度激光切孔方法,其特征在于,转动工件,沿z向调整工件位置包括如下步骤:

5.如权利要求4所述的无锥度激光切孔方法,其特征在于,p的取值范围为[0.02mm,0.05m...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄禹荣佑民陈龙李文元
申请(专利权)人:华中科技大学
类型:发明
国别省市:

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